CN112078123A - 造形物的制造方法及造形装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种造形物的制造方法及造形装置。造形物的制造方法包括：准备工序，准备具备基材、以及包括粘合剂和热膨胀材料且层叠于所述基材的第1主面上的热膨胀层的成型；基材加热工序，将所述成型片的所述基材加热至比所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度低的温度；以及膨胀工序，将所述基材已被加热的所述成型片的所述热膨胀层加热至所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度以上的温度以使所述热膨胀层膨胀。

Description

造形物的制造方法及造形装置
本申请主张以2019年6月14日申请的日本专利申请特愿第2019-110797号为基础的优先权，且将该基础申请的内容全部并入本申请。
技术领域
本发明涉及造形物的制造方法及造形装置。
背景技术
已知有由热膨胀性片材形成立体图像的技术(例如，日本特公昭59-35359号公报)。在日本特公昭59-35359号公报中，首先，在具有包含基材片和热膨胀性微球的发泡层的热膨胀性片材上由光吸收性高的材料形成图像。然后，通过在形成了图像的热膨胀性片材上进行光照射，从而选择性加热图像部来使图像部隆起。
在日本特公昭59-35359号公报的制造方法中，由于加热图像部的热被基材片扩散或吸收，所以发泡层的温度不能充分上升，且隆起的部分(凸部)的高度可能变低。例如，在基材片的厚度较厚的情况下，由光照射产生的大部分热量被基材片扩散或吸收，从而使隆起的部分的高度变低。
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况提出的，目的在于，提供一种造形物的制造方法及造形装置，其能够容易制造具有较高高度的凸部的造形物。
为实现上述目的，基于第1观点的造形物的制造方法包括：
准备工序，准备成型片，该成型片具有基材、以及包括粘合剂和热膨胀材料且层叠于所述基材的第1主面上的热膨胀层；
基材加热工序，将所述成型片的所述基材加热至比所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度低的温度；以及
膨胀工序，将所述基材已被加热的所述成型片的所述热膨胀层加热至所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度以上的温度来使所述热膨胀层膨胀。
基于第2观点的造形装置，其由具备基材及热膨胀层的成型片制造造形物，所述热膨胀层包括粘合剂和热膨胀材料且层叠于所述基材的第1主面上，所述造型装置包括：
加热单元，将所述成型片的所述基材加热至比所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度低的温度；以及
膨胀单元，将所述成型片的所述热膨胀层加热至所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度以上的温度来使所述热膨胀层膨胀。
附图说明
图1为示出本发明的实施方式1的成型片的剖面的示意图。
图2为本发明的实施方式1的造形物的立体图。
图3为沿A-A线剖视图2所示的造形物的剖面图。
图4为示出本发明的实施方式1的造形装置的硬件结构的图。
图5为示出本发明的实施方式1的造形装置的示意图。
图6为示出本发明的实施方式1的造形物的制造方法的流程图。
图7为本发明的实施方式2的造形物的立体图。
图8为沿B-B线剖视图7所示的造形物的剖面图。
图9为示出本发明的实施方式2的造形装置的硬件结构的图。
图10为示出本发明的实施方式2的造形装置的示意图。
图11为示出本发明的实施方式2的造形物的制造方法的流程图。
图12为本发明的实施方式3的造形物的立体图。
图13为沿C-C线剖视图12所示的造形物的剖面图。
图14为示出本发明的实施方式3的造形物的制造方法的流程图。
图15为示出本发明的变形例的造形装置的示意图。
图16为示出本发明的变形例的造形装置的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的造形物的制造方法进行说明。
＜实施方式1＞
在本实施方式中，由成型片10制造造形物100。造形物100被用作装饰片、壁纸等。在本说明书中，“造形物”是在规定的面造型(形成)凹凸的片材，凹凸构成几何形状、文字、花纹、装饰等。在此，“装饰”是通过视觉和/或触觉使人想起美感。“造形(或造型)”是指创作出具有形状的物品，还包括施加装饰的加饰，形成装饰的造饰这样的概念。此外，本实施方式的造形物100为在规定的面上具有凹凸的立体物，但为了区别于由所谓的3D打印机制造的立体物，也将本实施方式的造形物100称为2.5维(2.5D)物体或伪三维(Pseudo-3D)的物体。将制造本实施方式的造形物100的技术也称为2.5D印刷技术或Pseudo-3D印刷技术。
首先，参照图1对成型片10进行说明。如图1所示，成型片10具备基材20和层叠于基材20的第1主面22上的热膨胀层30。在本实施方式中，热膨胀层30层叠于整个第1主面22。
成型片10的基材20具有层叠有热膨胀层30的第1主面22、以及位于第1主面22相反一侧的第2主面24。基材20支撑热膨胀层30。基材20形成为例如片状。构成基材20的材料为例如聚烯烃系树脂(聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等)、聚酯系树脂(聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等)等热塑性树脂。根据造形物100的用途选择构成基材20的材料的种类和基材20的厚度。
成型片10的热膨胀层30层叠于基材20的第1主面22之上。热膨胀层30包括粘合剂31和分散于粘合剂31中的热膨胀材料(即膨胀前的热膨胀材料)32a。粘合剂31为乙酸乙烯系聚合物、丙烯酸系聚合物等任意热塑性树脂。通过将热膨胀材料32a加热至规定的温度以上而使其膨胀至与加热的热量(具体地，加热温度、加热时间等)相对应的大小。例如，将热膨胀材料32a加热至80℃～120℃以上而膨胀。以下，将热膨胀材料32a开始膨胀的温度记载为膨胀开始温度。热膨胀材料32a是例如热膨胀性微胶囊。
热膨胀性微胶囊是将由丙烷、丁烷、其他低沸点物质构成的发泡剂包裹在热塑性树脂制的壳内的微胶囊。热膨胀性微胶囊的壳由例如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚丁二烯、这些的共聚物等热塑性树脂形成。当将热膨胀性微胶囊加热至规定的温度(膨胀开始温度)以上时，壳软化且发泡剂汽化。通过发泡剂汽化的压力使壳膨胀为气球状。热膨胀性微胶囊膨胀至膨胀前的粒径的5倍左右。膨胀前的热膨胀性微胶囊的平均粒径为例如5～50μm。
成型片10的热膨胀层30通过热膨胀材料32a的膨胀而膨胀。其中，在热膨胀层30的基材20和相反侧的面35形成后述的凹凸110。
(造形物)
接下来，参照图2、图3对造形物100进行说明。如图2、图3所示，造形物100具备基材20、以及层叠于基材20的第1主面22上且在与基材20相反一侧具有凹凸110的热膨胀层30。
造形物100为片状的造形物。造形物100在表面具有凹凸110。由于造形物100的基材20的构成与成型片10的基材20相同，所以在此对造形物100的热膨胀层30进行说明。
如图3所示，造形物100的热膨胀层30包含有粘合剂31、热膨胀材料(即，膨胀前的热膨胀材料)32a和已完成膨胀的热膨胀材料32b。造形物100的热膨胀层30的粘合剂31与成型片10的热膨胀层30的粘合剂31相同。此外，造形物100的热膨胀层30的热膨胀材料32a与成型片10的热膨胀层30的热膨胀材料32a相同。已完成膨胀的热膨胀材料32b为将热膨胀材料32a加热至膨胀开始温度以上而发生膨胀后的热膨胀材料。热膨胀层30的凹凸110由包括已完成膨胀的热膨胀材料32b的凸部112、和包括膨胀前的热膨胀材料32a的凹部114构成。
(造形物的制造方法)
接下来，参照图4～图6对造形物100的制造方法进行说明。在本实施方式中，由片状(例如，A4用纸尺寸)的成型片10制造造形物100。
首先，对在造形物100的制造方法中使用的造形装置300进行说明。造形装置300是由成型片10制造造形物100。造形装置300，如图4、图5所示，在由金属制的箱型的框体301内具备沿传送路径传送成型片10的传送辊302a、302b、304a、304b、加热成型片10的基材20的加热单元310、使成型片10的热膨胀层30膨胀的膨胀单元320和控制各部的控制部350。另外，为了容易理解，在本说明书中，将图5中的造形装置300的长度右方向(纸面的右方向)作为+X方向、上方向(纸面的上方向)作为+Z方向、与+X方向和+Z方向垂直的方向(纸面的正面方向)作为+Y方向来进行说明。
将造形物100的传送辊302a、302b、304a、304b用作传送单元。如图5所示，传送辊302a和传送辊302b、传送辊304a和传送辊304b形成一对且夹持成型片10。传送辊302a、302b、304a、304b旋转以将成型片10从-X侧传送至+X方向。
在本实施方式中，将成型片10引导至未图示的传送导向件，使热膨胀层30朝向+Z方向且使基材20的第2主面24朝向-Z方向，从-X侧传送至+X方向。
造形物100的加热单元310将被传送着的成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。具体地，加热单元310通过从成型片10的基材20侧(-Z侧)向被传送着的成型片10的基材20照射红外线(电磁波)，从而将基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。在本实施方式中，加热单元310被配置在比成型片10的传送路径更靠近-Z侧，且从-Z侧、即基材20侧照射红外线。
加热单元310是例如红外线加热器，具备盖311、灯312、反射板313和风扇314。盖311收纳灯312、反射板313和风扇314。灯312例如由直管状的红外线灯构成。灯312将红外线照射至成型片10的基材20。反射板313将来自灯312的红外线朝向成型片10的基材20反射。风扇314向盖311内送入空气，并冷却灯312和反射板313。
造形物100的膨胀单元320将成型片10的热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度来使热膨胀层30膨胀。具体地，膨胀单元320通过加热单元310加热基材20，且向被传送着的成型片10的热膨胀层30照射激光(例如，二氧化碳激光)。由此，将热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度，热膨胀层30的热膨胀材料32a膨胀且形成已完成膨胀的热膨胀材料32b，且热膨胀层30膨胀。在本实施方式中，膨胀单元320被配置在比成型片10的传送路径更靠近+Z侧，且从+Z侧、即热膨胀层30侧照射激光。此外，膨胀单元320被配置在比加热单元310更靠近+X侧。
膨胀单元320为例如二氧化碳激光照射器。膨胀单元320具备二氧化碳激光振动部、多边形镜、透镜等(未图示)。膨胀单元320通过将二氧化碳激光振动部振动的二氧化碳激光由多边形镜反射，并在+Y方向和-Y方向扫描二氧化碳激光，从而将二氧化碳激光照射至形成热膨胀层30的凸部112的位置。
造形物100的控制部350控制传送辊302a、302b、304a、304b、加热单元310和膨胀单元320。如图4所示，控制部350具备执行各种处理的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)352、存储程序和数据的ROM(Read Only Memory，只读存储器)354、存储数据的RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)356、输入输出各部之间的信号的输入输出接口358。控制部350的功能通过CPU352执行存储在ROM354中的程序来实现。输入输出接口358，其输入输出CPU352、传送辊302a、302b、304a、304b、加热单元310和膨胀单元320之间的信号。
对造形物100的制造方法进行说明。图6为示出造形物100的制造方法的流程图。造形物100的制造方法包括：准备工序(步骤S10)，准备具备基材20、以及包括粘合剂31和热膨胀材料32a且层叠于基材20的第1主面22的上的热膨胀层30的成型片10；基材加热工序(步骤S20)，将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度；以及膨胀工序(步骤S30)，将被加热的基材20的成型片10的热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度来使热膨胀层30膨胀。
在准备工序(步骤S10)中，准备成型片10。例如，将混合了粘合剂31和热膨胀材料32a的涂布液丝网印刷于基材20的第1主面22。然后，将印刷后的涂布液干燥。如上所述制造成型片10。
在基材加热工序(步骤S20)中，首先，将成型片10设置在造形装置300中。接下来，传送成型片10且通过造形装置300的加热单元310将红外线照射至成型片10的基材20，从而将基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。在膨胀工序(步骤S30)中，为防止使热膨胀层30膨胀的热量扩散至基材20，优选将基材20加热至40℃以上。此外，为防止本工序中的热膨胀层30的膨胀，优选将基材20加热至比膨胀开始温度低5℃的温度以下。可以通过控制成型片10的传送速度、和由加热单元310照射的红外线的每单位面积与单位时间的能量来调节基材20的温度。
在膨胀工序(步骤S30)中，传送已被加热的基材20的成型片10且通过造形装置300的膨胀单元320将激光照射至已被加热的基材20的成型片10的热膨胀层30，从而将热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度。由此，热膨胀层30的热膨胀材料32a膨胀，且形成已完成膨胀的热膨胀材料32b，且热膨胀层30膨胀。其中，如图5所示，通过热膨胀层30的膨胀，从而在热膨胀层30的面35形成凹凸110。
能够通过由膨胀单元320照射至热膨胀层30的激光的强度和模式来控制凹凸110的形状和凹凸110的凸部112的高度。在本实施方式中，由于预先将基材20加热至比膨胀开始温度低的温度，因此能够通过激光的照射抑制热膨胀层30产生的热量扩散至基材20，能够增加凸部112的高度。特别地，通过现有的制造方法由具有较厚的基材20(例如，厚度1mm以上)的成型片10制造造形物100时，由于从热膨胀层30扩散至基材20的热量变多，因此通过现有的制造方法难以形成较高的凸部112。由于本实施方式的制造方法能够抑制热量扩散至基材20，因此能够由具有较厚的基材20的成型片10制造具有较高的凸部112的造形物100。
通过如上方式，能够制造造形物100。
如上所述，在造形物100的制造方法中，在基材加热工序(步骤S20)中，将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。因此，在膨胀工序(步骤S30)中，能够抑制使成型片10的热膨胀层30膨胀的热量扩散至基材20，能够增加凸部112的高度。本实施方式的制造方法能够容易制造具有较高的高度的凸部112的造形物100。在基材加热工序(步骤S20)中，热膨胀层30也与基材20一起被加热，由于热膨胀层30的粘合剂31软化，从而能够进一步增加凸部112的高度。
在本实施方式中，造形装置300的加热单元310将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。此外，造形装置300的膨胀单元320将已被加热的基材20的成型片10的热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度来使热膨胀层30膨胀。因此，造形装置300能够抑制使热膨胀层30膨胀的热量扩散至基材20，从而能够容易制造具有较高的高度的凸部112的造形物100。
＜实施方式2＞
在实施方式1中，造形装置300的加热单元310在成型片10的基材20上照射红外线来加热基材20，但加热单元310也可以是其他的单元。此外，造形装置300的膨胀单元320在成型片10的热膨胀层30照射激光来使热膨胀层30膨胀，但也可以通过其他方法来使热膨胀层30膨胀。
由于本实施方式的成型片10与实施方式1的成型片10相同，所以在此，对本实施方式的造形物100和造形物100的制造方法进行说明。
如图7、图8所示，本实施方式的造形物100具备基材20、层叠于基材20的第1主面22上且在基材20相反侧具有凹凸110的热膨胀层30、以及层叠于热膨胀层30上的热转换层130。
本实施方式的造形物100与实施方式1的造形物100同样地是片状的造形物。此外，本实施方式的造形物100在表面具有凹凸110。与实施方式1同样地，凹凸110由凸部112和凹部114构成。由于本实施方式的造形物100的基材20和热膨胀层30与实施方式1的造形物100的基材20和热膨胀层30相同，所以对热转换层130进行说明。
将造形物100的热转换层130设置在热膨胀层30的凸部112上。将热转换层130以与凹凸110相对应的模式层叠于成型片10的热膨胀层30上以形成凹凸110。
热转换层130将照射的电磁波转换为热，并释放转换后的热。由此，将成型片10的热膨胀层30(即热膨胀材料32a)加热至规定的温度。通过包括后述热转换材料的热转换层130的浓淡(即，热转换材料的密度或浓度)和照射至热转换层130的电磁波的每单位面积和单位时间的能量来控制热膨胀层30被加热的温度。相比于成型片10的其他部分，由于热转换层130更快速地将电磁波转换为热，从而选择性地加热热转换层130附近的热膨胀层30。
热转换层130由将吸收的电磁波转换成热的热转换材料构成。热转换材料为炭黑、六硼化金属化合物、氧化钨系化合物等。例如，炭黑吸收可见光、红外光等并将其转换为热。此外，六硼化金属化合物和氧化钨系化合物吸收近红外光并将其转换为热。在六硼化金属化合物和氧化钨系化合物中，由于在近红外光区域吸收率较高且可见光区域的透过率较高，所以优选六硼化镧(LaB6)和氧化钨铯。
接下来，参照图9～图11对造形物100的制造方法进行说明。在本实施方式中，由片状(例如，A4用纸尺寸)的成型片10制造造形物100。
对在造形物100的制造方法中使用的造形装置300进行说明。造形装置300是由成型片10制造的造形物100。如图9、图10所示，本实施方式的造形装置300在框体301内具备放置成型片10的托盘305、设置于托盘305且加热成型片10的基材20的加热单元310、以及移动且使成型片10的热膨胀层30膨胀的膨胀单元320。本实施方式的造形装置300还具备使膨胀单元320移动的移动机构330、和控制各部的控制部350。
造形装置300的托盘305将放置于底板306的成型片10配置在造形装置300的规定的位置。将成型片10放置于托盘305的底板306上，并使基材20朝向底板306。
本实施方式的加热单元310设置在托盘305的底板306且将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。加热单元310是例如埋入底板306的电加热器。
本实施方式的膨胀单元320在移动的同时将成型片10的热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度以使热膨胀层30膨胀。具体地，膨胀单元320通过移动机构330将由加热单元310加热的基材20的成型片10的+Z侧从+X侧向-X侧移动。膨胀单元320移动的同时在层叠于成型片10的热转换层130上照射电磁波。由此，膨胀单元320使热转换层130释放热，且将基材20已被加热的成型片10的热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度。当将热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度时，热膨胀层30的热膨胀材料32a膨胀，形成已完成膨胀的热膨胀材料32b，热膨胀层30膨胀。
膨胀单元320是例如射出电磁波的灯。膨胀单元320具备盖321、灯322、反射板323以及风扇324。盖321收纳灯322、反射板323和风扇324。灯322为直管状的卤素灯。灯322射出可见光区域(波长380nm～750nm)、近红外区域(波长750nm～1400nm)、中红外区域(波长1400nm～4000nm)等电磁波。反射板323将来自灯322的电磁波朝向成型片10的热转换层130反射。风扇324冷却灯322和反射板323。
本实施方式的移动机构330使膨胀单元320向+X方向和-X方向移动。移动机构330具备例如安装了膨胀单元320的传送轨道332、和使膨胀单元320移动的步进电动机(未图示)。
本实施方式的控制部350控制加热单元310、膨胀单元320和移动机构330。控制部350与实施方式1的控制部350同样地具备CPU352、ROM354、RAM356和输入输出接口358。控制部350的功能通过CPU352执行存储在ROM354中的程序来实现。
对本实施方式的造形物100的制造方法进行说明。图11为示出本实施方式的造形物100的制造方法的流程图。本实施方式的造形物100的制造方法包括准备成型片10的准备工序(步骤S10)；在成型片10的热膨胀层30上层叠将电磁波转换为热的热转换层130的热转换层层叠工序(步骤S15)；将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度的基材加热工序(步骤S20)；以及将基材20已被加热的成型片10的热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度来使热膨胀层30膨胀的膨胀工序(步骤S30)。由于本实施方式的准备工序(步骤S10)与实施方式1的准备工序(步骤S10)相同，所以对热转换层层叠工序(步骤S15)、基材加热工序(步骤S20)和膨胀工序(步骤S30)进行说明。
在热转换层层叠工序(步骤S15)中，通过印刷装置将包含转换材料的墨以与凹凸110的凸部112的高度相对应的浓淡模式(即，与凹凸110相对应的模式)印刷在成型片10的热膨胀层30上。由此，如图12所示，热转换层130层叠于热膨胀层30上。印刷装置为例如喷墨打印机。
在此，从热转换层130释放的热的热量取决于热转换材料的密度(或浓度)、以及电磁波的每单位面积和单位时间的能量。因此，能够通过包含热转换材料的墨的浓淡和被照射的电磁波的每单位面积和单位时间的能量来控制凹凸110的形状(凸部112的形状和高度、凹部114的形状和深度等)。
返回图11，在基材加热工序(步骤S20)中，将成型片10设置在本实施方式的造形装置300的托盘305中，通过加热单元310将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。在本实施方式中，为防止使热膨胀层30膨胀的热量扩散至基材20，在膨胀工序(步骤S30)中，优选将基材20加热至40℃以上。此外，为防止本工序中的热膨胀层30的膨胀，优选将基材20加热至比膨胀开始温度低5℃的温度以下。
最后，在膨胀工序(步骤S30)中，使本实施方式的造形装置300的膨胀单元320移动且将来自膨胀单元320的电磁波照射至已被加热的基材20的成型片10的热转换层130。然后，通过由热转换层130释放的热，将成型片10的热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度来使热膨胀层30膨胀。如图10所示，由于热转换层130是以与凸部112的高度相对应的浓淡图案而层叠，因此在热膨胀层30形成凸部112，且形成凹凸110。在本实施方式的造形物100的制造方法中，由于预先将基材20加热至比膨胀开始温度低的温度，因此能够通过电磁波的照射抑制从热转换层130释放的热量扩散至基材20，能够增加凸部112的高度。
通过如上方式，能够制造造形物100。
如上所述，在本实施方式的造形物100的制造方法中，在基材加热工序(步骤S20)中，由于将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度，所以在膨胀工序(步骤S30)中，能够抑制使成型片10的热膨胀层30膨胀的热量扩散至基材20，能够增加凸部112的高度。因此，本实施方式的制造方法能够容易地制造具有较高高度的凸部112的造形物100。此外，在基材加热工序(步骤S20)中，由于热膨胀层30的粘合剂31软化，所以能够进一步增加凸部112的高度。
在本实施方式的造形装置300中，加热单元310将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。此外，膨胀单元320将基材20已被加热的成型片10的热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度以使热膨胀层30膨胀。因此，造形装置300能够抑制使热膨胀层30膨胀的热量扩散至基材20，且能够容易地制造具有较高的高度的凸部112的造形物100。
＜实施方式3＞
在实施方式1和实施方式2的基材加热工序(步骤S20)中，将基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。在基材加热工序(步骤S20)中，也可以根据基材20的区域改变加热基材20的温度。由于本实施方式的成型片10与实施方式1的成型片10相同，所以针对造形物100和造形物100的制造方法进行说明。
如图12、图13所示，本实施方式的造形物100具备基材20、和层叠于基材20的第1主面22上且在基材20相反侧具有凹凸110的热膨胀层30。在本实施方式的造形物100和实施方式1的造形物100中，凹凸110的结构不同。本实施方式的造形物100的其他结构与实施方式1的造形物100相同。另外，在图13中，省略热膨胀层30的粘合剂31、热膨胀材料32a和已完成膨胀的热膨胀材料32b。
本实施方式的凹凸110由凸部112、凸部112a和凹部114构成。本实施方式的凸部112和凹部114与实施方式1的凸部112和凹部114相同。凸部112与凸部112a的形状不同。具体地，如图13所示，凸部112a的倾斜面113a的倾斜角θ2小于凸部112的倾斜面113的倾斜角θ1。凸部112a的其他结构与凸部112相同。
接下来，对造形物100的制造方法进行说明。在本实施方式中，由片状(例如，A4用纸尺寸)的成型片10制造造形物100。在本实施方式中，使用实施方式1的造形装置300来制造造形物100。
图14为示出造形物100的制造方法的流程图。造形物100的制造方法包括：准备成型片10的准备工序(步骤S10)；根据区域改变温度而将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度的基材加热工序(步骤S20)；以及将基材20已被加热的成型片10的热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度以使热膨胀层30膨胀的膨胀工序(步骤S30)。由于本实施方式的准备工序(步骤S10)与实施方式1的准备工序(步骤S10)相同，所以对基材加热工序(步骤S20)和膨胀工序(步骤S30)进行说明。
在基材加热工序(步骤S20)中，与实施方式1同样地，传送成型片10的同时通过造形装置300的加热单元310对成型片10的基材20照射红外线，且将基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。在本实施方式中，通过控制照射在基材20的红外线的每单位面积和单位时间的能量，根据基材20的区域来改变加热温度。具体地，将与图13所示的凸部112a相对应的基材20的第1区域26a，加热至比与凸部112相对应的基材20的第2区域26的温度低的温度。
返回图14，在膨胀工序(步骤S30)中，与实施方式1同样地，传送基材20已被加热的成型片10并且通过造形装置300发热膨胀单元320在基材20已被加热的成型片10的热膨胀层30上照射激光，且将热膨胀层30加热至膨胀开始温度以上的温度。由此，热膨胀层30膨胀且形成凸部112、凸部112a和凹部114，即，形成凹凸110。
在本实施方式中，由于基材20的第1区域26a的温度低于基材20的第2区域26的温度，因此，与第1区域26a对应的热膨胀层30的第3区域中用于形成凸部112a的热量大于与第2区域26对应的热膨胀层30的第4区域中形成凸部112的热量。因此，用于形成凸部112a的热量比用于形成凸部112的热量更容易扩散，且凸部112a的倾斜面113a的倾斜角θ2小于凸部112的倾斜面113的倾斜角θ1。
如上所述，在本实施方式的造形物100的制造方法中，在基材加热工序(步骤S20)中，由于改变基材20的第1区域26a和第2区域26的温度而将其加热至比膨胀开始温度低的温度，因此可以改变凸部112、112a的倾斜面113、113a的倾斜角θ1、θ2。即，能够通过控制热膨胀材料32a膨胀开始的膨胀开始温度与加热基材20的温度之差来控制热膨胀层30的凸部112、112a的倾斜角θ1、θ2。此外，本实施方式的造形物100的制造方法与实施方式1和实施方式2的制造方法同样地，能够容易地制造具有较高高度的凸部112、112a的造形物100。
(变形例)
以上，对本发明的实施方式进行说明，但在不脱离本发明的要旨范围内可以进行各种变更。
例如，造形物100也可以是由卷状的成型片10制造成卷状。
构成基材20的材料不限于热塑性树脂，也可以是纸、布等。构成基材20的热塑性树脂不限于聚烯烃系树脂和聚酯系树脂。构成基材20的热塑性树脂也可以是聚酰胺系树脂、聚氯乙烯(PVC)系树脂、聚酰亚胺系树脂等。
在实施方式2中，将热转换层130层叠于成型片10的热膨胀层30上，但也可以将热转换层130层叠于成型片10的基材20的第2主面24。此外，也可以将热转换层130层叠于设置在基材20的第2主面24或热膨胀层30上的剥离层。由此，能够从造形物100剥离剥离层，且可以从造形物100除去热转换层130。
成型片10和造形物100也可以由各层之间的其他任意材料形成的层。例如，可以在基材20与热膨胀层30之间形成使基材20与热膨胀层30更加紧密接触的密合层。密合层例如由表面改性剂构成。
此外，可以在造形物100上印刷彩色图像。例如，在实施方式1的造形物100中，也可以在热膨胀层30上层叠有青色、品红色、黄色和黑色4色墨构成的、表示彩色图像的彩色墨层。
在实施方式1的造形装置300中，加热单元310照射红外线以将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。实施方式1的造形装置300的加热单元310并不限于此。例如，如图15所示，实施方式1的造形装置300的加热单元310也可以是具备电加热器316的加热器。将加热单元310设置在成型片10的传送路径的-Z侧。当将成型片10传送至加热单元310的+Z侧时，通过加热单元310将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。
在实施方式2的造形装置300中，将层叠有热转换层130的成型片10放置在托盘305中，但也可以传送层叠有热转换层130的成型片10。例如，如图16所示，造形装置300也可以具备代替托盘305的传送辊302a、302b、304a、304b，以及具有作为加热单元310的电加热器316的加热器。与实施方式1同样地，传送辊302a、302b、304a、304b传送成型片10。将加热单元310设置在成型片10的传送路径的-Z侧。在将成型片10传送至加热单元310的+Z侧时，加热单元310将成型片10的基材20加热至比膨胀开始温度低的温度。
此外，实施方式2的造形装置300的膨胀单元320不限于射出电磁波的灯，也可以是激光照射器。
以上，针对本发明的优选实施方式进行说明，但不限于本发明的指定的实施方式，本发明包括记载在权利要求书的范围的发明和其等同的范围。

Claims (13)

1.一种造形物的制造方法，包括：
准备工序，准备成型片，该成型片具备基材、以及包括粘合剂和热膨胀材料且层叠于所述基材的第1主面上的热膨胀层；
基材加热工序，将所述成型片的所述基材加热至比所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度低的温度；以及
膨胀工序，将所述基材已被加热的所述成型片的所述热膨胀层加热至所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度以上的温度，以使所述热膨胀层膨胀。
2.根据权利要求1所述的造形物的制造方法，其中，
包括热转换层层叠工序，在该热转换层层叠工序中，将电磁波转换为热的热转换层层叠在与所述基材的所述第1主面相反侧的第2主面或所述热膨胀层上，
在所述膨胀工序中，将所述电磁波照射至所述热转换层。
3.根据权利要求1所述的造形物的制造方法，其中，
在所述基材加热工序中，根据所述基材的区域来改变加热所述基材的温度。
4.根据权利要求1所述的造形物的制造方法，其中，
在所述基材加热工序中，通过加热器加热所述基材。
5.根据权利要求2所述的造形物的制造方法，其中，
在所述基材加热工序中，将所述基材的第1区域加热至比所述基材的第2区域更低的温度，
在所述膨胀工序中，通过使与所述基材的所述第1区域对应的所述热膨胀层的第3区域膨胀的热量大于使与所述基材的所述第2区域对应的所述热膨胀层的第4区域膨胀的热量，膨胀后的所述热膨胀层的所述第3区域的凸部的倾斜角小于膨胀后的所述热膨胀层的所述第4区域的凸部的倾斜角。
6.根据权利要求2所述的造形物的制造方法，其中，
在所述基材加热工序中，通过控制所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度与加热所述基材的温度之差来控制膨胀后的所述热膨胀层的凸部的倾斜角。
7.根据权利要求1所述的造形物的制造方法，其中，
在所述基材加热工序中，通过加热器对所述基材进行加热；
在所述膨胀工序中，通过将激光照射至所述热膨胀层来加热所述热膨胀层。
8.根据权利要求1所述的造形物的制造方法，其中，
在所述基材加热工序中，将所述基材加热至比所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度低5℃的温度。
9.一种造形装置，其由具备基材及热膨胀层的成型片制造造形物，所述热膨胀层包括粘合剂和热膨胀材料且层叠于所述基材的第1主面上，所述造型装置包括：
加热单元，将所述成型片的所述基材加热至比所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度低的温度；以及
膨胀单元，将所述成型片的所述热膨胀层加热至所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度以上的温度。
10.根据权利要求9所述的造型装置，其中，
所述膨胀单元将所述基材加热至比所述膨胀开始温度低的温度以使所述成型片的所述热膨胀层膨胀。
11.根据权利要求9所述的造型装置，其中，
所述成型片具备热转换层，该热转换层在与所述基材的所述第1主面相反侧的第2主面或所述热膨胀层上将电磁波转换为热，
所述膨胀单元将所述电磁波照射至所述热转换层。
12.根据权利要求9所述的造型装置，包括：
作为所述加热单元的加热器；
作为所述膨胀单元的灯；以及
沿传送路径传送所述成型片的传送辊，
对于所述加热器和所述灯，沿所述传送路径从所述传送路径的上游朝向下游，依次配置所述加热器、所述灯。
13.根据权利要求9所述的造型装置，其中，
所述加热单元将所述基材加热至比所述热膨胀材料开始膨胀的膨胀开始温度低5℃的温度。
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